星球車輪地作用測控系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、作為外部空間探測不可或缺的重要工具，星球車需要自主運行于星球表面。但是由于星球表面環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，導(dǎo)致星球車極易出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)沉陷現(xiàn)象，從而給探測車的勘探任務(wù)提出了許多挑戰(zhàn)。車輪作為星球車與星壤直接接觸的部件，對于整車的移動性能有著決定性影響，深入研究輪地作用力學(xué)特性對于車輪驅(qū)動性能分析和星球車移動控制具有重要意義，因此在建立地面力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計功能完善的輪地作用測控系統(tǒng)十分必要。
　　本文基于地面力學(xué)理論，分析了車輪運動

2、參數(shù)和土壤力學(xué)特性對輪地作用力學(xué)的影響，為模擬星球車車輪運行狀態(tài)，建立三種地面力學(xué)積分模型：車輪前進模型、車輪側(cè)偏滾動模型以及車輪轉(zhuǎn)向模型，推導(dǎo)了積分模型集中力/力矩解析表達式。針對前進模型方程組的高度耦合性和復(fù)雜非線性，解析了模型參數(shù)間耦合關(guān)系；結(jié)合模型解析結(jié)果和被動滑轉(zhuǎn)原理，系統(tǒng)研究星球車車輪滑轉(zhuǎn)率估計方法。
　　在詳細介紹俯仰土槽運動裝置和車輪滑轉(zhuǎn)測控裝置的基礎(chǔ)上，給出了針對星球表面環(huán)境的崎嶇地形模擬方法和確定了基于地面力學(xué)

3、模型的輪地作用測試任務(wù)。根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計輪地作用測控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，提出運動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并存的劃分方式，進而搭建了硬件系統(tǒng)平臺，給出了具體硬件配置。通過分析測控系統(tǒng)軟件總體設(shè)計方案，構(gòu)建了軟件系統(tǒng)模塊化體系；采用層次化和封裝化方式，開發(fā)了輪地作用測控系統(tǒng)軟件程序。
　　通過對試驗系統(tǒng)、試驗步驟和數(shù)據(jù)處理方法進行分析，開展輪地相互作用試驗?；谲囕喦斑M試驗和車輪側(cè)偏滾動試驗，研究了測試數(shù)據(jù)隨滑轉(zhuǎn)率的變化趨勢，為車輪驅(qū)動性能分